本作のキャスティングは、単なる話題作りやネームバリューの誇示とは対極に位置する。宮崎駿監督が求めたのは、洗練された技巧ではなく、役者の内奥から滲み出る「生々しい実存感」だった。
主人公・眞人を演じた山時聡真をはじめ、変幻自在の青サギに菅田将暉、屋敷の下働きであり異界の案内人・キリコに柴咲コウ、火を操る少女・ヒミにあいみょん、そして眞人の父・勝一に木村拓哉と、一見すれば極めて華やかな布陣だ。さらに木村佳乃（夏子）、竹下景子、風吹ジュン、阿川佐和子、大竹しのぶ、國村隼、小林薫、火野正平といった日本演劇界の重鎮たちが脇を固めた。
だが特筆すべきは、彼らが「キャラクターを演じる」のではなく、宮崎監督の無意識や記憶の断片そのものを憑依させていた点にある。アニメーション映画の枠組みを超え、実写映画の現場に近い緊張感と即興性が、アフレコブースには充満していた。
